채소와 과일의 두 가지 특성을 모두 갖춘 토마토는 비타민과 무기질 공급원으로 우수한 식품이다. 토마토에는 리코펜, 베타카로틴 등 항산화 물질이 많아 뇌졸중, 심근경색을 예방하고 혈당을 낮춰주며 암도 예방하는 등 슈퍼 푸드로 알려져 있다. 그런데, 토마토를 먹을 때마다 다른 과일들처럼 좀 더 달콤했으면 하는 생각이 들 때가 있다. 식물학자와 농학자들이 토마토 내 유전자를 바꿈으로써 당도를 획기적으로 높일 수 있는 방법을 찾아 눈길을 끈다.

중국 베이징 원예연구소, 선전 농업 게놈 연구소, 산둥 농업과학 아카데미 채소 연구소, 베이징 중의학 약물연구소, 중국 농업대 원예학부, 운남사범대 생명과학부, 국립 표준연구소, 중국과학원대 식물학 연구소, 중국 열대 농업과학 아카데미, 미국 코넬대 공동 연구팀은 두 개의 유전자 조절만으로 더 달콤한 토마토를 만들 수 있다고 밝혔다. 토마토 내에 당이 축적되는 유전적, 분자적 메커니즘을 밝혀냄으로써 가능해진 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 11월 14일 자에 실렸다.

많은 소비자는 더 달콤한 토마토를 선호하기 때문에 높은 당 함량을 가진 토마토는 농가나 관련 산업의 경제적 가치를 높인다. 그렇지만, 토마토 육종에서 단맛과 크기를 동시에 충족시키는 것은 쉽지 않다. 그동안 토마토 재배 과정에서 육종가들은 과일 크기를 우선시해왔다. 그래서, 현재 토마토가 야생 조상보다 10배에서 최대 100배 더 커졌지만, 단맛은 줄었다. 현대 토마토 육종에서 핵심 목표는 과실의 크기는 그대로 유지하면서 당도를 높이는 것이다.

이에 연구팀은 재배 토마토와 야생 토마토 종을 비교해 ‘SlCDPK27’, ‘SlCDPK26’이라는 유전자가 토마토에서 당 축적을 조절하는 핵심 인자라는 것을 확인했다. 이 두 유전자는 자당 생산을 담당하는 효소 분해를 촉진하는 것으로 밝혀졌다. 연구팀은 유전자 가위 기술인 크리스퍼를 사용해 토마토에서 이 두 유전자를 제거한 결과, 포도당과 과당 수치가 최대 30% 증가했음을 관찰했다. 기존 육종에서는 당도가 높아지면 수확량이나 식물 중량 및 크기가 작아졌지만, 이번에는 변화가 없었다. 대신 유전자 편집된 토마토는 기존 토마토보다 크기가 작고 가벼운 씨앗이 나왔으며, 이들을 심을 경우 발아율에는 다소 영향이 있는 것으로 조사됐다.

연구를 이끈 산웬 황 선전 농업 게놈 연구소 교수는 “이번에 발견한 SlCDPK27과 SlCDPK26 유전자는 다양한 식물 종에 걸쳐 분포돼 있다는 사실도 새로 확인했다”며 “이 연구는 다른 과일이나 채소 등 원예작물에도 적용할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.